DD261323A1

DD261323A1 - DRIVE DEVICE FOR THE GRIPPING ARM OF A TOOL CHANGING DEVICE

Info

Publication number: DD261323A1
Application number: DD87303267A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Glass; Wolfgang Poettrich
Original assignee: Werkzeugmasch Heckert Veb
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1988-10-26
Also published as: DE3816376A1

Abstract

Antriebseinrichtung fuer den Greiferarm einer Werkzeugwechseleinrichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren. Der Greiferarm ist auf einer durch einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder ueber einen Zahnstangentrieb in Drehung versetzbaren Welle drehfest und axialverschieblich aufgenommenen und mit einem in der Welle angeordneten doppeltwirkenden Kolben verbunden. Die von den Druckraeumen beidseitig des Kolbens ausgehenden Kanaele muenden an der Oberflaeche der Welle axialsymmetrisch. Sie sind mit zwei raumfesten Leitungen verbunden, die ueber ein durch den Kolben in dessen Umkehrstellungen umschaltbares Ventil mit zwei an die Druckraeume des Arbeitszylinders fuehrenden Leitungen in Verbindung stehen. Die Druckbeaufschlagung einer Kolbenseite fuehrt zwangslaeufig zum Ausheben, Schwenken und Einfahren des Greiferarmes. Fig. 1Drive device for the gripper arm of a tool changing device on machine tools, in particular machining centers. The gripper arm is rotatably and axially displaceably received on a rotatable by a double-acting cylinder via a rack and pinion shaft rotatable shaft and connected to a shaft arranged in the double-acting piston. The ducts emanating from the pressure spaces on both sides of the piston are axially symmetrical on the surface of the shaft. They are connected to two space-fixed lines, which are connected via a switchable by the piston in the reversal positions valve with two leading to the pressure chambers of the working cylinder lines. The pressurization of a piston side inevitably leads to the lifting, pivoting and retraction of the gripper arm. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für den Greiferarm einer Werkzeugwechseleinrichtung. Sie ist an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Bearbeitungszentren anwendbar.The invention relates to a drive device for the gripper arm of a tool changing device. It is applicable to machine tools, in particular to machining centers.

Characteristic of the known state of the art

Greiferarme übernehmen in Werkzeugwechseleinrichtungen das Ausheben, Schwenken und Einsetzen von Werkzeugen. Bei einer bekannten Antriebseinrichtung ist der Greiferarm drehfest und axialverschieblich auf einer Welle aufgenommen und mit einem in der Welle angeordneten druckmittelbetätigten Kolben verbunden, wobei die von den Druckräumen beidseitig des Kolbens ausgehenden Kanäle am Umfang der Welle axial verteilt münden. An der Welle greift tangential eine Zahnstange an, die mit der Kolbenstange eines Arbeitszylinders verbunden ist. Das Ausfahren des Greiferarmes wird durch ein Signal eingeleitet, das einen der am Umfang der Welle mündenden Kanäle mit Druck beaufschlagt. Aus der Signalisierung der Endlage des Greiferarmes resultiert ein Signal zur Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders. Dadurch dreht sich die den Greiferarm aufnehmende Welle um einen Drehwinkel von 180 Grad. Die Signalisierung dieser Endlage hat ein Signal zur Folge, das eine unter Druck stehende Leitung an den zweiten am Wellenumfang mündenden Kanal schaltet, wodurch der Greiferarm wieder einfährt. Die getrennte Einleitung und Überwachung der Teilbewegungen Ausfahren, Schwenken und Einfahren führt so zu Schaltzeiten, die in ihrer Summe die Werkzeugwechselzeit negativ beeinflussen.Gripper arms take over the lifting, swiveling and insertion of tools in tool changing devices. In a known drive device, the gripper arm is rotatably and axially displaceable received on a shaft and connected to a arranged in the shaft pressure medium-actuated piston, wherein the outgoing of the pressure chambers on both sides of the piston channels open out axially distributed on the circumference of the shaft. On the shaft tangentially engages a rack, which is connected to the piston rod of a working cylinder. The extension of the gripper arm is initiated by a signal which pressurizes one of the channels opening at the circumference of the shaft. From the signaling of the end position of the gripper arm results in a signal for pressurizing the working cylinder. As a result, the shaft receiving the gripper arm rotates by a rotation angle of 180 degrees. The signaling of this end position has a signal result, which switches a pressurized line to the second opening at the shaft circumference channel, whereby the gripper arm retracts. The separate initiation and monitoring of the partial movements extension, pivoting and retraction thus leads to switching times, which in their sum negatively influence the tool change time.

Object of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, die Werkzeugwechselzeit zu senken.It is an object of the invention to reduce the tool change time.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für den Greiferarm einer Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, die auf eine geringe Zahl von Steuersignalen anspricht.The invention has for its object to provide a drive device for the gripper arm of a tool changing device, which responds to a small number of control signals.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Antriebseinrichtung für den Greiferarm einer Werkzeugwechseleinrichtung, der auf einer durch einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder über einen Zahnstangentrieb in Drehung versetzbaren Welle drehfest aufgenommen und mit einem in der Welle axial angeordneten doppeltwirkenden Kolben verbunden ist, dadurch gelöst, daß die von den Druckräumen beidseitig des Kolbens ausgehenden Kanäle an der Stirnseite oder am Umfang der Welle axialsymmetrisch münden und druckdicht an zwei raumfest angeordnete und einzeln mit Arbeitsdruck beaufschlagbare Leitungen führen, die über ein durch den Kolben in dessen Umkehrstellungen umschaltbares raumfestes Ventil mit zwei an die Druckräume des Arbeitszylinders führenden Leitungen in Verbindung stehen.According to the invention, this object is achieved in a drive device for the gripper arm of a tool change device, which is rotatably supported on a versetzbaren by a double-acting cylinder via a rack and pinion shaft rotatable shaft connected to a shaft in the axially arranged double-acting piston, achieved in that of the pressure chambers On both sides of the piston outgoing channels on the front side or on the circumference of the shaft axially symmetrical and pressure-tight lead to two spatially fixed and individually acted upon with working pressure lines, which via a switchable by the piston in the reversal positions fixed-space valve with two leading to the pressure chambers of the working cylinder lines stay in contact.

Mit der Druckbeaufschlagung eines an den Kolben führenden Kanals bewegt sich der Greiferarm in axiale Richtung. Hat der Kolben seine Endlage erreicht, betätigt er das Ventil, welches nun den Arbeitsdruck auch an einen Druckraum desWith the pressurization of a channel leading to the piston, the gripper arm moves in the axial direction. If the piston has reached its end position, it actuates the valve, which now also the working pressure to a pressure chamber of the

Arbeitszylinders schaltet, der über einen Zahnstangentrieb die Welle und damit den Greiferarmin Drehung versetzt. Nach einem· Drehwinkel von 180 Grad sind die vor den raumfesten Leitungen stehenden Kanäle vertauscht, so daß der Arbeitsdruck jetzt an der anderen Kolbenseite anliegt und den Greiferarm in Richtung der entgegengesetzten axialen Endlage bewegt, in der der Kolben das Ventil umschaltet und die an die Druckräume des Arbeitszylinders führenden Leitungen sperrt. Damit ist das Ausfahren, Schwenken und Einfahren des Greiferarmes in einer Richtung abgeschlossen. Eine Richtungsumkehr erfolgt durch Druckbeaufschlagung des anderen an den Kolben führenden Kanals.Working cylinder switches, which puts the shaft and thus the Greiferarmin rotation via a rack and pinion. After a rotation angle of 180 degrees, the channels standing in front of the fixed lines are interchanged, so that the working pressure now rests on the other side of the piston and moves the gripper arm in the direction of the opposite axial end position, in which the piston switches the valve and the pressure chambers the working cylinder leading lines locks. This completes the extension, pivoting and retraction of the gripper arm in one direction. Direction reversal occurs by pressurizing the other channel leading to the piston.

Gemäß einer Ausbildung der Erfindung sind in die an die Druckräume des Arbeitszylinders führenden Leitungen Steuerventile geschaltet, durch deren Sperren das Drehen des Greiferarmes blockierbar ist. Die axiale Richtungsumkehr erfolgt hierbei ebenfalls durch den Wechsel der Druckbeaufschlagung an den an die Kolben führenden Kanälen.According to one embodiment of the invention control valves are connected in the lines leading to the pressure chambers of the working cylinder, through the locks, the rotation of the gripper arm can be blocked. The axial direction reversal also takes place here by the change of the pressurization of the leading to the piston channels.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist mit dem Betätigungsglied des Ventils eine in Richtung Wellenachse verschiebliche Stange verbunden, die zwei Mitnehmer aufweist, zwischen denen ein mit dem Kolben verbundenes Teil gleitend angeordnet ist, dessen Hub bzgl. der Mitnehmer um den Schaltweg des Betätigungsgliedes kleiner ist als der Kolbenhub. Der ausfahrende Kolben bewegt das mit ihm verbundene Teil längs der Stange. Wenn er nur noch eine dem Ventilschaltweg entsprechende Strecke zurückzulegen hat, gelangt das Teil an einen Mitnehmer der Stange und nimmt diese um das Stück des Ventilschaltweges mit. In der Gegenrichtung wird analog der zweite Mitnehmer angefahren und mitgenommen. Dadurch wird ein Zwangslauf erreicht, der durch die mechanische Koppelung besonders zuverlässig ist. Die Stange kann schließlich außerhalb der Welle im Greiferarm geführt sein und über einen radial durch die Welle verlaufenden und axial mindestens um den Ventilschaltweg verschieblichen Stift mit dem Betätigungsglied des Ventils in Verbindung stehen. In diesem Fall gleitet der Greiferarm zwischen den Mitnehmern der Stange. Das erübrigt zusätzliche Teile. Darüber hinaus ist die Ausbildung außerhalb der WeIIe besonders für dünne Wellen vorteilhaft.According to a further embodiment of the invention, a displaceable in the direction of the shaft axis rod is connected to the actuator of the valve, which has two drivers, between which a part connected to the piston is slidably arranged, whose stroke. With respect to the driver to the switching path of the actuator is smaller as the piston stroke. The extending piston moves the part connected to it along the rod. If he only has to travel a distance corresponding to the valve travel, the part passes to a driver of the rod and takes this around the piece of the valve switching path. In the opposite direction, the second driver is approached and taken away. As a result, a forced operation is achieved, which is particularly reliable due to the mechanical coupling. The rod may finally be guided outside the shaft in the gripper arm and be connected via a radially extending through the shaft and axially displaceable at least by the Ventilschaltweg pin with the actuator of the valve. In this case, the gripper arm slides between the drivers of the rod. This eliminates additional parts. In addition, the training outside the WeIIe is particularly advantageous for thin waves.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. In the accompanying drawing shows:

Fig. 1: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung Fig. 2: die Antriebseinrichtung mit geschwenktem GreiferarmFig. 1: the schematic representation of a drive device according to the invention Fig. 2: the drive means with pivoted gripper arm

Der Greiferarm 1 mit den Greiferzangen 2 und 3 ist auf der Welle 4 axialverschieblich und drehfest aufgenommen. In ihr ist ein druckmittelbetätigter Kolben 5 axial angeordnet, dessen Kolbenstange 6 mit dem Greiferarm 1 in Verbindung steht. Von den Druckräumen beidseitig des Kolbens 5 gehen Kanäle 7 und 8 aus, die an der Stirnseite der Welle 4 axialsymmetrisch münden und an die raumfest angeordneten Leitungen 9 und 10 führen.The gripper arm 1 with the gripper tongs 2 and 3 is axially displaceable and rotatably received on the shaft 4. In her a fluid-actuated piston 5 is arranged axially, the piston rod 6 is in communication with the gripper arm 1. From the pressure chambers on both sides of the piston 5 go channels 7 and 8, which open on the front side of the shaft 4 axisymmetric and lead to the spatially fixed lines 9 and 10.

Diese sind über ein Wegeventil 11 mit Arbeits-bzw. Atmosphärendruck und über die Wegeventile 12 und 13 mit den an die Druckräume des Arbeitszylinders 14 führenden Leitungen 15 und 16 verbunden. Der Kolben 17 des Arbeitszylinders 14 wirkt über eine Zahnstange 18 auf ein an der Welle 4 drehfest aufgenommenes Ritzel 19. Im Greiferarm 1 sind parallel zur Welle 4 zwei Stangen 20 geführt, die innerhalb des Greiferarms 1 Mitnehmer 21 aufweisen und außerhalb durch einen Mitnehmer 22 verbunden sind. Der von den Mitnehmern 21 und 22 begrenzte Hub des Greiferarms 1 ist um den Schaltweg S des Wegeventils 12 kleiner als der Hub Ades Kolbens 5. Ein radial durch die Welle 4 verlaufender Stift 23 verbindet den Mitnehmer 22 mit dem Betätigungsglied 24 des Wegeventils 12. Er läßt sich in Richtung der Wellenachse um den Schaltweg S des Wegeventils 12 verschieben.These are via a directional control valve 11 with working or. Atmospheric pressure and connected via the directional control valves 12 and 13 with the leading to the pressure chambers of the working cylinder 14 lines 15 and 16. The piston 17 of the working cylinder 14 acts via a rack 18 on a rotatably received on the shaft 4 pinion 19. In the gripper arm 1 parallel to the shaft 4, two rods 20 are guided, which have within the gripper arm 1 driver 21 and connected outside by a driver 22 are. The limited by the drivers 21 and 22 stroke of the gripper arm 1 is smaller than the hub Ades piston 5 to the switching path S of the directional control valve. A radially extending through the shaft 4 pin 23 connects the driver 22 with the actuator 24 of the directional control valve 12. Er can be shifted in the direction of the shaft axis by the switching path S of the directional control valve 12.

Die Antriebseinrichtung funktioniert wie folgt:The drive mechanism works as follows:

Ein Steuersignal schaltet das Wegeventil 11 in die 1-Stellung (Fig.1), die Leitungen 9 und 7 geraten unter Arbeitsdruck, und der Kolben 5 fährt aus und nimmt den Greiferarm 1 mit.A control signal switches the directional control valve 11 in the 1-position (Figure 1), the lines 9 and 7 come under working pressure, and the piston 5 extends and takes the gripper arm 1 with.

Dieser kann jetzt ein in der Greifzange 2 befindliches Werkzeug aus der nicht dargestellten Arbeitsspindel ausheben. Hat der Kolben 5 nur noch eine dem Schaltweg S des Wegeventils 12 entsprechende Strecke zurückzulegen, stößt der Greiferarm 1 an den Mitnehmer 21 der Stange 20 an und nimmt diese und das Betätigungsglied 24 des raumfesten Wegeventils 12 um dessen Schaltweg S mit. Das Wegeventil 12 gelangt so zwangsläufig in O-Stellung, die Leitung 15 gerät über das in 1-Stellung befindliche Wegeventil 13 unter Druck, und der Kolben 17 des Arbeitszylinders 14 versetzt die Welle 4 über die Zahnstange 18 und das Ritzel 19 in Drehung. Der Greiferarm 1 macht diese bei 180 Grad beendete Drehung mit. Dann steht der Leitung 9 der Kanal 8 gegenüber, und der Kolben 5 fährt zurück. Der mitgenommene Greiferarm 1 kann jetzt ein in der Greiferzange 3 befindliches neues Werkzeug in die nicht dargestellte Arbeitsspindel einsetzen. Der Kolben nimmt kurz vor seiner Endstellung über den an den Mitnehmer 22 anstoßenden Greiferarm 1 wiederum die Stange 20 und damit das Betätigungsgiied 24 des Wegeventils 12 mit und schaltet es in 1-Stellung zurück. Gleichzeitig wird das Wegeventil 11 aufgrund eines Steuersignals in 0-Stellung geh acht.This can now pick out a located in the gripping tongs 2 tool from the work spindle, not shown. If the piston 5 only has to cover a distance corresponding to the switching path S of the directional control valve 12, the gripper arm 1 abuts on the driver 21 of the rod 20 and takes it and the actuating member 24 of the space-tight directional control valve 12 around its switching path S. The directional control valve 12 thus inevitably reaches the O position, the line 15 is pressurized via the directional control valve 13 located in the 1 position, and the piston 17 of the working cylinder 14 rotates the shaft 4 via the rack 18 and the pinion 19. The gripper arm 1 makes this rotation ended at 180 degrees. Then the line 9 is the channel 8 opposite, and the piston 5 moves back. The entrained gripper arm 1 can now use a befindlicher in the gripper tongs 3 new tool in the work spindle, not shown. The piston takes shortly before its end position on the abutting the driver 22 gripper arm 1 turn the rod 20 and thus the Betätigungsgiied 24 of the directional control valve 12 and switches it back in the 1-position. At the same time the directional control valve 11 is due to a control signal in the 0 position go eight.

Die Greiferzange 3 kann nun auf bekannte, hier nicht dargestellte Weise aus dem Werkzeug ausfahren, während die Arbeitsspindel wieder in Arbeitsstellung geht, bis ein weiterer Werkzeugwechsel notwendig ist: Nach dem Greifen des Werkzeuges schaltet ein Steuersignal das Wegeventil 11 in die2-Stellung (Fig. 2), wodurch die Leitungen 10 und 7 unter Arbeitsdruck geraten und der Kolben 5 einen neuen Aushebe-Schwenk- und Einsetz-Zyklus einleitet, der in entgegengesetzter Richtung analog zum ersten Zyklus abläuft.The gripper tongs 3 can now extend from the tool in a known manner, not shown here, while the work spindle returns to working position until a further tool change is necessary: After gripping the tool, a control signal switches the directional control valve 11 to the 2-position (FIG. 2), whereby the lines 10 and 7 come under working pressure and the piston 5 initiates a new lift-swing and insertion cycle, which proceeds in the opposite direction analogous to the first cycle.

Da der Greiferarm 1 am Werkzeugmagazin u.U. nicht gedreht werden muß, ist in den Leitungen 15 und 16 ein Wegeventil 13 geschaltet, das die Drehbewegungen blockiert. Das Ein- und Ausfahren des Greiferarmes wird in diesem Fall durch die Stellung des Wegeventils 11 gesteuert.Since the gripper arm 1 u.U. does not need to be rotated, a directional control valve 13 is connected in the lines 15 and 16, which blocks the rotational movements. The retraction and extension of the gripper arm is controlled in this case by the position of the directional control valve 11.

Claims

1. Drive device for the gripper arm of a tool changing device, which is rotatably supported on a rotatable by a double-acting cylinder via a rack and pinion shaft rotatably axially displaceable and connected to a shaft arranged in the double-acting piston, characterized in that the pressure chambers on both sides of the piston (5) outgoing channels (7,8) on the front side or on the circumference of the shaft (4) open axially symmetric and pressure-tight on two spatially fixed and individually act on pressure lines (9,10) lead, which via a through the piston (5 ) in the reversal positions switchable room-fixed valve (12) with two to the pressure chambers of the working cylinder (14) leading lines (15,16) are in communication.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that in the pressure chambers of the working cylinder (14) leading lines (15,16) control valves (13) are connected.

3λ drive device according to claim 1 or 2, characterized in that with the actuator (24) of the valve (12) an axially to the shaft (4) yerschiebliche rod (20) is connected, which has two drivers (21, 22), between which a part connected to the piston (5) is slidably disposed whose stroke with respect to. The driver (21, 22) to the switching path (S) of the actuating member (24) is smaller than the stroke (A) of the piston (5).

4. Drive device according to claim 3, characterized in that the rod (20) outside the shaft (4) in the gripper arm (1) is guided and via a radially through the shaft (4) extending axially and at least at the stroke of the valve (12 ) sliding pin (23) with the actuator (24) is in communication.